本發(fā)明涉及一種充填復(fù)采特厚煤層殘采區(qū)護(hù)巷煤柱的方法，屬于煤礦開采技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，煤炭作為我國重要的一項資源，對各行各業(yè)的發(fā)展有著不可小覷的作用。煤炭作為一種不可再生資源，在滿足各行各業(yè)對煤炭資源要求的同時，更需要我們在煤炭開采過程中能夠盡可能的提高煤炭的回采率，減少對煤炭資源的浪費，從而能夠保證煤炭資源的有效利用。護(hù)巷（停采線）煤柱的留設(shè)寬度直接影響到巷道使用期間的可靠性、煤炭資源的采出率及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)實中，在地質(zhì)條件、巷道布置、生產(chǎn)系統(tǒng)等因素的影響下，采煤工作面無法無限制的向前推進(jìn)，為了保證礦井生產(chǎn)安全，這時需要人為的設(shè)置一個停采線，限制它向前回采，因此到達(dá)此位置就停止采煤，回撤設(shè)備，封閉采空區(qū)。這時停采線與大巷之間的煤柱就被丟棄，降低了煤炭資源的采出率，造成煤炭資源的浪費。以塔山礦8105工作面為例，護(hù)巷（停采線）煤柱達(dá)到230m，造成煤炭資源的極大浪費。

目前學(xué)者研究最多的是合理確定停采線的位置，即從理論上提高支護(hù)阻力、優(yōu)化支護(hù)參數(shù)、加大采空側(cè)對煤柱的側(cè)向約束力從而達(dá)到提高巷道圍巖和煤柱整體承載能力保證巷道圍巖整體穩(wěn)定，現(xiàn)場更多的是采用經(jīng)驗公式對停采線進(jìn)行確定。眾所周知，煤層開采以后，采空區(qū)上部巖層重量將向采空區(qū)周圍新的支承點轉(zhuǎn)移，從而在采空區(qū)四周形成支承壓力帶，工作面前方形成超前支承壓力，超前支承壓力直接影響到停采線的位置，即把大巷布置在工作面前方超前支承壓力分布區(qū)的穩(wěn)壓區(qū)，減少巷道所受壓力，提高巷道穩(wěn)定性，達(dá)到安全開采。

目前對停采線煤柱復(fù)采的研究相對較少，主要都是集中在對房式采煤法遺留煤柱的回收等方面。針對煤柱復(fù)采的賦存特征，能夠獲得的現(xiàn)有技術(shù)如公開號為：cn101858216a的“一種房式采煤法遺留的呆滯煤柱回收方法”和公開號為：cn101839134a的“一種房式采煤法遺留的不規(guī)則呆滯煤柱回收方法”，這兩項發(fā)明均通過設(shè)置風(fēng)簾在煤柱之間形成新的回采系統(tǒng)，再使用連續(xù)采煤機等設(shè)備對遺留煤柱進(jìn)行回收，該方法不僅使得工作面內(nèi)回采設(shè)備較多，而且工作面通風(fēng)構(gòu)筑物多、漏風(fēng)多、通風(fēng)效果差；再如公開號為：cn105888665a的“大巷煤柱回收方案的設(shè)計方法”提供了一種大巷煤柱回收方案的設(shè)計方法，這項發(fā)明是通過建立三維計算模型對護(hù)巷煤柱回收的初步方案進(jìn)行力學(xué)分析和驗證，然后再進(jìn)行安全性分析、回采率和經(jīng)濟(jì)效益分析，該發(fā)明只是對礦井提出的若干護(hù)巷煤柱回收方案進(jìn)行驗證，而未披露回收煤柱的實際操作方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種充填復(fù)采特厚煤層殘采區(qū)護(hù)巷煤柱的方法，利用膏體充填作為主要手段，通過對特厚煤層護(hù)巷（停采線）煤柱的充填開采，從而減少護(hù)巷（停采線）煤柱的壓煤量，進(jìn)而減少煤炭損失，達(dá)到對煤炭資源有效利用的目的。

本發(fā)明在不改變工作面前方超前支承壓力重新分布的前提下，對護(hù)巷（停采線）煤柱進(jìn)行充填開采，可有效提高煤炭資源的回收，達(dá)到提高煤炭采出率的目的。

本發(fā)明提供的一種充填復(fù)采特厚煤層殘采區(qū)護(hù)巷煤柱的方法，將膏體充填作為主要手段，通過對特厚煤層護(hù)巷（停采線）煤柱的充填開采的采煤方法，利用充填后漿體支撐上覆煤層，以充填采空區(qū)，從而將護(hù)巷（停采線）煤柱進(jìn)行不放頂煤的開采，解決護(hù)巷（停采線）煤柱的壓煤量過多，煤炭損失嚴(yán)重的問題。具體實施方案如下：

（1）首先結(jié)合礦區(qū)的實際地質(zhì)條件，在特厚煤層上部開通一條平行于工作面中部方向的巷道，作為注漿巷道；并在注漿巷道內(nèi)布置好充填管道。

（2）當(dāng)特厚煤層工作面推進(jìn)到護(hù)巷（停采線）煤柱時，將輸送機鏟板伸開，關(guān)閉放煤口，在充填支架后部刮板輸送機靠近采空區(qū)一側(cè)外開始砌筑厚實墻體，并在墻體上方布置金屬網(wǎng)。

（3）縮回鏟板，在后部刮板輸送機靠近采空區(qū)一側(cè)豎立鋼板。

（4）采煤工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，采煤機進(jìn)刀后待后部刮板輸送機完全進(jìn)入直線段后，停止割煤。

（5）工作面后方形成由鋼板、不放頂煤、砌筑墻體和底板形成的封閉區(qū)域，此時從上部的充填管道向此區(qū)域鉆孔，經(jīng)充填管道對此封閉區(qū)域進(jìn)行膏體充填，待充填料漿充分接頂后即可。

（6）工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，采煤機采下的煤從前部刮板輸送機運輸，后部放煤口始終關(guān)閉，不進(jìn)行放頂煤操作。

（7）重復(fù)步驟（3）~（5），完成工作面的充填。

上述方案中，步驟（2）中，墻體高度為采煤工作面機采高度，墻體寬度理論上不能小于1m，墻體上方使用的金屬網(wǎng)將頂煤與采空區(qū)相隔開，墻體的材料可由采空區(qū)煤矸石或者磚塊代替，金屬網(wǎng)可以使用25mm×25mm的正方形或者菱形金屬網(wǎng)。

上述方案中，步驟（2）中，由于砌筑墻體的直接頂變?yōu)楸容^軟的上覆煤層，移架過程中可能出現(xiàn)頂煤掉落的現(xiàn)象，因而必須在采煤機到達(dá)停采線之后的第一刀煤后及時砌筑，且砌筑的墻體一定要密實，以防充填骨料的大面積流失。

上述方案中，步驟（2）中，所采用的后部刮板輸送機靠近采空區(qū)一側(cè)安置一個長度與后部刮板輸送機溜槽寬度（1.5m）相同的凹槽來固定鋼板，凹槽的槽寬等于鋼板的厚度，為20mm，凹槽的深度為250mm，鋼板的高度理論上等于采煤工作面高度與凹槽深度之和，寬度理論上等于后部刮板輸送機的溜槽寬度，為1.5m。

上述方案中，步驟（5）中充填膏體按照質(zhì)量百分比為煤矸石：粉煤灰：水泥：減水劑：水＝45％—55％：15％—20％：10％—15％：3％—5％：15％—25％的比例，配制濃度為75％—85％的充填膏體。

上述方案中，步驟（5）中鉆孔直徑為150mm，鉆孔方向與煤層夾角分別為45°和90°。

上述方案中，若之前開采采用的放頂方式為“一刀一放”，即工作面中采煤機每割一刀煤，就將這一刀煤的上部頂煤進(jìn)行放頂煤，則此時對護(hù)巷（停采線）煤柱的充填開采方式則為“一刀一充”，即工作面中采煤機每割一刀煤，就將這一刀煤經(jīng)過的部分進(jìn)行充填；若之前開采采用的放頂煤方式為“兩刀一放”，即工作面中采煤機每割兩刀煤，才將這兩刀煤的上部頂煤一起進(jìn)行放頂煤，則此時對護(hù)巷（停采線）煤柱的充填開采方式則為“兩刀一充”即工作面中采煤機每割兩刀煤，才將這兩刀煤經(jīng)過的部分一起進(jìn)行充填，或者“一刀一充”，即工作面中采煤機每割一刀煤，就將這一刀煤經(jīng)過的部分進(jìn)行充填。

上述方案中，后部刮板輸送機要等到進(jìn)刀后，后部刮板輸送機完全進(jìn)入到直線段后，停止割煤從而對后部采空區(qū)進(jìn)行充填，否則后部刮板輸送機沒有進(jìn)入到直線段就進(jìn)行充填，則充填的骨料會流入支架進(jìn)而流入工作面。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的充填開采的采煤方法，利用充填后漿體支承護(hù)巷（停采線）煤柱的采空區(qū)頂部煤層，從而將護(hù)巷（停采線）煤柱“置換”出來，該方法具有以下有益效果：

1、充填工序不會影響采煤工作面的推進(jìn)，采用這種充填開采的工藝可有效地保證護(hù)巷（停采線）煤柱在不改變原支承應(yīng)力分布的的基礎(chǔ)上將護(hù)巷（停采線）煤柱的煤炭“置換”出來，減少護(hù)巷（停采線）煤柱的壓煤量，提高煤炭采出率，極大程度地減少了煤炭資源的浪費。

2、工序簡單、施工容易，材料可隨采隨用，事故率也較低。

3、采用充填護(hù)巷（停采線）煤柱采空區(qū)，對巖層礦壓控制、地表沉陷的控制、巷道穩(wěn)定及相鄰工作面的開采也有積極效果。

附圖說明

圖1為低位放頂煤雙輸送機支架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明充填效果的剖面圖。

圖3為本發(fā)明注漿巷道、注漿鉆孔示意圖。

圖4為砌筑墻體的放大效果圖。

圖中1─支架鏟板，2─前部刮板輸送機，3-后部刮板輸送機，4-鋼板，5─凹槽，6─墻體，7─金屬網(wǎng)，8─采空區(qū)落煤及矸石，9─充填膏體，10注漿巷道，11─注漿鉆孔。

具體實施方式

下面通過實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。

實施例：

低位放煤插板式雙輸送機的結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，包括鏟板2、前部刮板輸送機3、后部刮板輸送機4，在停采線煤柱回收的過程中不涉及放頂煤工序，只有涉及前輸送機在工作。后部刮板輸送機是為了搭配后面安置凹槽及鋼板形成充填空間，以便完成充填的工序。

以安家?guī)X煤礦為例，具體說明本發(fā)明的實施過程：

（1）安家?guī)X煤礦某工作面開采特厚煤達(dá)14m左右，首先結(jié)合礦區(qū)的實際地質(zhì)條件，在特厚煤層上部開通一條平行于工作面中部方向的巷道10，作為注漿巷道；

（2）當(dāng)特厚煤層工作面推進(jìn)到護(hù)巷（停采線）煤柱時，采煤機向前繼續(xù)割煤：將輸送機鏟板1伸開，關(guān)閉放煤口，在充填支架后部刮板輸送機靠近采空區(qū)一側(cè)外開始用磚塊砌筑厚度為1m的厚實墻體6，并在墻體上方布置25mm×25mm的菱形金屬網(wǎng)7，形成圖2所示效果。采空區(qū)冒落的煤及矸石7會慢慢擠向工作面，遇到厚實墻體6時停止擠入，此時工作面采煤機繼續(xù)向前推進(jìn)，割落下的煤則繼續(xù)由支架前部刮板輸送機2運輸，后部刮板輸送機3不啟動即不進(jìn)行運煤活動。

（3）縮回鏟板1，在后部刮板輸送機靠近采空區(qū)一側(cè)安置與后部刮板輸送機長度形同的的凹槽5內(nèi)豎立鋼板4，凹槽的寬度20mm，凹槽的深度為250m，鋼板的厚度為19mm，鋼板的高度理論上等于采煤工作面高度與凹槽深度之和。

（4）采煤工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，采煤機進(jìn)刀后待后部刮板輸送機3完全進(jìn)入直線段后，關(guān)閉采煤機停止割煤。

（5）工作面后方形成由鋼板、不放頂煤、砌筑墻體和底板形成的封閉區(qū)域，此時從上部的充填管道向此區(qū)域鉆取鉆孔11，鉆孔直徑150mm，鉆孔與煤層夾角分別為45°，90°，45°,將充填膏體按照質(zhì)量百分比為煤矸石：粉煤灰：水泥：減水劑：水＝45％—55％：15％—20％：10％—15％：3％—5％：15％—25％的比例，配制濃度為75％—85％的充填膏體，之后經(jīng)充填管道的對此封閉區(qū)域進(jìn)行膏體充填，待充填料漿充分接頂后即可。

（6）工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，采煤機采下的煤從前部刮板輸送機2運輸，后部放煤口始終關(guān)閉，不進(jìn)行放頂煤操作，后部刮板輸送機3不啟動進(jìn)而也不進(jìn)行運煤活動。

（7）重復(fù)步驟（4）~（6），完成停采線煤柱的充填回收。

上述方案中，步驟（2）中，墻體高度為采煤工作面機采高度，墻體寬度理論上不能小于1m，墻體上方使用的金屬網(wǎng)將頂煤與采空區(qū)相隔開，墻體的材料可由采空區(qū)煤矸石或者磚塊代替，金屬網(wǎng)可以使用25mm×25mm的正方形或者菱形金屬網(wǎng)。由于砌筑墻體的直接頂變?yōu)楸容^軟的上覆煤層，移架過程中可能出現(xiàn)頂煤掉落的現(xiàn)象，因而必須在采煤機到達(dá)停采線之后的第一刀煤后及時砌筑，且砌筑的墻體一定要密實，以防充填骨料的大面積流失。所采用的后部刮板輸送機靠近采空區(qū)一側(cè)安置一個長度與后部刮板輸送機溜槽寬度（1.5m）相同的凹槽來固定鋼板，凹槽的槽寬等于鋼板的厚度，為20mm，凹槽的深度為250mm，鋼板的高度理論上等于采煤工作面高度與凹槽深度之和，寬度理論上等于后部刮板輸送機的溜槽寬度，為1.5m。

上述方案中，若之前開采采用的放頂方式為“一刀一放”，即工作面中采煤機每割一刀煤，就將這一刀煤的上部頂煤進(jìn)行放頂煤，則此時對護(hù)巷（停采線）煤柱的充填開采方式則為“一刀一充”，即工作面中采煤機每割一刀煤，就將這一刀煤經(jīng)過的部分進(jìn)行充填；若之前開采采用的放頂煤方式為“兩刀一放”，即工作面中采煤機每割兩刀煤，才將這兩刀煤的上部頂煤一起進(jìn)行放頂煤，則此時對護(hù)巷（停采線）煤柱的充填開采方式則為“兩刀一充”即工作面中采煤機每割兩刀煤，才將這兩刀煤經(jīng)過的部分一起進(jìn)行充填，或者“一刀一充”，即工作面中采煤機每割一刀煤，就將這一刀煤經(jīng)過的部分進(jìn)行充填。

上述方案中，后部刮板輸送機要等到進(jìn)刀后，后部刮板輸送機完全進(jìn)入到直線段后，停止割煤從而對后部采空區(qū)進(jìn)行充填，否則后部刮板輸送機沒有進(jìn)入到直線段就進(jìn)行充填，則充填的骨料會流入支架進(jìn)而流入工作面。